Az agysejtek aktivitása a gén kifejezettségben is fennmarad

Kezdve attól, hogy megtanuljuk, hogy a forró serpenyő megégeti a kezünket ha hozzáérünk, egészen egy új ismerős nevéig, minden új élménynél a neuronjaink aktiválódnak.

A különböző élményeknek más aktivizációs mintát eredményeznek az agysejtekben és a Harvard Orvosi Egyetem kutatói ezeknek a mintáknak a vizsgálatával igyekeznek többet megtudni arról, hogy az agyunk, hogyan is értelmezi a külvilágot. A kutatást azonban megnehezíti, hogy az aktivitás gyorsan múlandó és egy időben egyszerre csak viszonylag kevés neuront tudnak megfigyelni – a több száz milliárdból mindössze pár ezret.

Egy új tanulmányba a kutatók igyekeznek megoldást találni erre a problémára. A kutatók azzal, hogy agyszöveti mintákat és egerek agy aktivitását vizsgálták rájöttek, hogy a neuronok aktivitása rekonstruálható a gén kifejezettségi minták elemzésével – a sejtben épp aktív géneken keresztül. A kutatók arra is rájöttek, hogy a gén kifejezés azt is megmutatja, hogy milyen hosszú választ ad egy neuron egy adott stimulációra.

“Minél hosszabb ideig marad fenn a neuron aktivitása, annál több gént kapcsol be,” magyarázta Jesse Gray, a tanulmány társ rangidős szerzője.

Mivel a gének kifejezettségét sokkal könnyebb mérni mint a neuronok aktivitását, így a kettő összekapcsolása lehetővé teszi, hogy a kutatók egyszerre több tízezer neuron aktivitását vizsgálják egy kísérlet során. Ez a felfedezése jelentős technológiai előrelépést hozhat az agykutatásban – különösen a memória terén.

A jelenséget először petri csészén lévő neuronokon mutatták ki. A neuronok aktivitása gén aktivizációt váltott ki, ami rövid stimuláció esetén gyorsan válaszoló géneket, azonban hosszan tartó stimulációnál gyorsan és lassan válaszoló géneket is aktivált – minél gyorsabban aktivizálódik egy sejt, annál nagyobb esély van arra, hogy aktiválódjon egy rövid stimuláció hatására.

Az eredmények a kutatókat is meglepték, akikben egyből felmerült a kérdés “ez történik az agyban is?” Ekkor állt össze a teljes kutatócsapat, hogy az eredményeket egereken is igazolják.

A csapat egy jól ismert kísérleti módszert használt, aminél hosszabb ideig teljes sötétségben tartottak egereket – hogy kitöröljék a fénynek való kitétel maradék gén kifejezéseit – ezt követően egy pár percre vagy hosszabb időre fényt gyújtottak az állatok ketrece mellett.

A csapat rögzítette az egerek vizuális agykérgében lévő fény érzékelő neuronok aktivitását és a későbbi vizsgálatok során meggyőződtek róla, hogy a korábbi szöveteken végzett vizsgálat eredményei itt is igazak: a rövid kitétel a gyorsan reagáló géneket aktiválja, amíg a hosszú kitétel a lassan reagáló géneket is.

Ez a konzisztencia egyből fölvetette a kérdést “lehetséges e megbecsülni a kitettség időtartamát pusztán a neuronok gén kifejezettségével?” A kérdésre a válasz igen. A kutatók egy algoritmus segítségével képesek voltak a gén kifejezettsége segítségével megállapítani, hogy az egerek megközelítőleg mennyi ideig lehettek kitéve fénynek.

Most hogy ezt a kapcsolatot sikerült feltárni a csapat igyekezett kideríteni az idegsejtek aktivitásának két másik jellemzője közötti dinamikát – az aktivitás frekvenciája és az úgynevezett “kitörések”, melyeknél az aktív időszakok között nagyobb rések vannak.

A felfedezések segíthetnek megérteni a kutatók által csak “lassú és gyors számítógépeknek” nevezett tényezőket, melyek a neuronokba jutó érzéki élményeket gondolatokká és végül cselekedetekké alakítják.

“A gyors számítógépek miliszekundumok alatt végeznek elektromos és kémiai számításokat, szinte azonnali cselekedetet váltanak ki, ami eldöntheti, hogy megesznek e minket vagy sem,” mondta Gray.

Ezekkel szemben a “lassú számítógépek” órák vagy akár napok alatt végeznek számításokat a genom segítségével. Ennek a folyamatnak lehet szerepe az emlékek képzésében, melyek segítségével legközelebb elkerülhetjük a veszélyes helyzetet.

Ezeknek a tényezőknek a vizsgálatával a reményeik szerint a kutatók többet tudhatnak meg arról, hogy az új emlékek, hogyan jönnek létre a neurális aktivitás hatására és az általuk létrehozott mérési technológia más, eddig elérhetetlen kutatásokat is lehetővé tehet.

Forrás: cell.com

Szerkesztő: arsratio

Oszd meg

Hozzászólás küldése

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöljük.